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WO2007128748A1 - Kalotten-lautsprecher - Google Patents

Kalotten-lautsprecher Download PDF

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WO2007128748A1
WO2007128748A1 PCT/EP2007/054245 EP2007054245W WO2007128748A1 WO 2007128748 A1 WO2007128748 A1 WO 2007128748A1 EP 2007054245 W EP2007054245 W EP 2007054245W WO 2007128748 A1 WO2007128748 A1 WO 2007128748A1
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WO
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dome
magnet
speaker
membrane
outer region
Prior art date
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Application number
PCT/EP2007/054245
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gert Haeder
Rainer Goschin
Henry Loch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Priority to JP2009508334A priority patent/JP2009536481A/ja
Priority to MX2008014049A priority patent/MX2008014049A/es
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/12—Non-planar diaphragms or cones
    • H04R7/127—Non-planar diaphragms or cones dome-shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit
    • H04R9/027—Air gaps using a magnetic fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2400/00—Loudspeakers
    • H04R2400/11—Aspects regarding the frame of loudspeaker transducers

Definitions

  • the invention relates to a dome speaker with a dome membrane, a voice coil and a magnet.
  • Loudspeakers use a vibrating diaphragm to produce sound waves propagating in the air.
  • the membrane may have different shapes, inter alia, depending on the size of the loudspeaker and the sound pressure to be generated.
  • a dome membrane i. a section of a spherical surface, has the advantage that it is relatively stiff due to their spherical shape and yet has a large emission angle of the generated sound waves.
  • Kalotten membranes such as plastic, a
  • Tissue or metal not be designed arbitrarily large, since at reasonable mass of the membrane whose rigidity is not arbitrarily increased.
  • Ring magnet is a magnetic field generated, which causes the actual membrane movement in cooperation with a voice coil also carrying current. there Volume and sound pressure and frequency of the generated sound waves are generated according to the current flow.
  • Audio systems are used in motor vehicles, often located in the audible midrange of the audio system, so that unwanted hearing impairments occur.
  • the present invention seeks to provide a dome speaker of the type mentioned, despite the compact
  • Construction has improved sound quality.
  • the core idea of the invention is that on the one hand as a magnet, with the
  • the dome-shaped membrane is divided into an inner and an outer region.
  • the inner region of the dome membrane acts as a conventional dome membrane and the outer region acts both as a ring radiator and as a bead, i. as a transition between the inner membrane region and, for example, a loudspeaker basket made of metal or plastic. Due to the effective double volumes in the inner and outer area, more complex impedance characteristics can be achieved to improve the transmission characteristics in the
  • the advantage of the invention is that improves the omnidirectional characteristic of the speaker over conventional speakers, for example with a conical membrane by acting as a ring radiator outer region.
  • the transition between the inner and outer regions is formed by a coil carrier, on which the membrane is arranged and stabilizes the membrane and thus in particular reduces partial resonances.
  • a coil carrier on which the membrane is arranged and stabilizes the membrane and thus in particular reduces partial resonances.
  • a neodymium magnet is used according to claim 2 as a disc magnet.
  • Corresponding magnetic materials are known to the person skilled in the art. Such magnets are characterized by high field strengths with small magnet size.
  • a ferrofluid is introduced in an air gap between the disk magnet and the magnet coil, as described in claim 3.
  • the voice coil is attenuated, but this has due to the structure of the speaker no significant impact on the damping in the transmission range, as described by the measures a deeper
  • Self-resonance can be achieved. This, in turn, generates a larger distance for self-resonance increase with a high-pass filter of the first order in the set transmission range. This leads to a clean sound and under load to lower temperatures.
  • a Spulenlyhals is perforated. Due to the predetermined dimensions, which are defined for example by installation of the speaker in a dashboard of a motor vehicle, through holes or groups of holes in the bobbin neck a defined ventilation between the inner volume below the inner region of the dome membrane and the outer volume below the outer region the dome membrane can be achieved.
  • This air exchange can achieve much lower natural resonances, which then no longer affects the sound, especially in a high-pass operation. Since especially in motor vehicles, the high passes used are formed only by a single economic low-cost capacitor, a considerable improvement in sound can be achieved with such a speaker.
  • the outer region of the dome membrane is provided with applications. These may be, for example, applications for improving the appearance of the loudspeaker.
  • this outer area can also be integrated into door or dashboard linings, in order to achieve a defined, acoustically tuned working volume of the spherical cap, despite the small installation dimensions.
  • the acoustically tuned working volume of the calotte loudspeaker can be obtained according to claim 6 with an additional carrier plate and / or a cap and / or an external molded part.
  • the outer region can be joined together with any shaped part to form a defined inner volume that determines the acoustic parameters.
  • Figure 1 a dome speaker in a schematic representation
  • Figure 2-5 further embodiments of the dome speaker.
  • FIG. 1 shows a dome speaker 100. He has a dome
  • the dome diaphragm 10 is vibrated by means of a voice coil 12 for generating sound waves.
  • the voice coil 12 interacts with a disk magnet 11, preferably a neodymium magnet, whose external dimensions can be chosen to be much smaller than, for example, a
  • the dome membrane 10 is further divided into an inner region 13 and an outer region 14, wherein the subdivision is achieved by a Spulenlyhals 15 which engages from below to the dome membrane 10.
  • the outer region 14 acts as a ring radiator and as a bead.
  • the inner portion 13 of the dome membrane 10 acts practically as a normal calotte speakers.
  • Speaker 100 in particular in its outer region 14, be provided, as shown in Figures 2 to 5.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Abstract

Ein Kalotten-Lautsprecher (100) weist eine Kalotten-Membran (10), eine Schwingspule (12) und einen Magneten auf. Zur Verbesserung der Klangqualität des Kalotten-Lautsprechers (100) ist der Magnet ein Scheibenmagnet (11) und die Kalotten- Membran (10) ist in einen inneren Bereich (13) und einen äußeren Bereich (14) aufgeteilt.

Description

Beschreibung
Titel
Kalotten-Lautsprecher
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kalotten-Lautsprecher mit einer Kalotten-Membran, einer Schwingspule und einem Magneten.
Stand der Technik
Lautsprecher erzeugen mit Hilfe einer schwingenden Membrane sich in der Luft fortpflanzende Schallwellen. Dabei kann die Membran unter anderem in Abhängigkeit von der Lautsprechergröße sowie des zu erzeugenden Schalldrucks unterschiedliche Formen aufweisen. Eine Kalotten-Membran, d.h. ein Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche, bietet den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Kugelform relativ steif ist und dennoch einen großen Abstrahlwinkel der erzeugten Schallwellen aufweist. Allerdings können derartige Kalotten-Membranen, beispielsweise aus Kunststoff, einem
Gewebe oder Metall, nicht beliebig groß ausgelegt werden, da bei vertretbarer Masse der Membran deren Steifigkeit nicht beliebig vergrößerbar ist.
Um die Membrane in Schwingungen versetzen zu können wird ein Magnet, bei hochwertigen Lautsprechern insbesondere ein Ringmagnet, verwendet. Mit diesem
Ringmagnet wird ein Magnetfeld erzeugt, das in Zusammenwirkung mit einer ebenfalls stromdurchflossenen Schwingspule die eigentliche Membranbewegung hervorruft. Dabei werden Lautstärke bzw. Schalldruck und Frequenz der erzeugten Schallwellen entsprechend dem Stromfluss erzeugt.
Als nachteilig hierbei ist es anzusehen, dass eine Eigenresonanz von Kalotten- Lautsprechern, besonders bei kompakten Lautsprechern, die beispielsweise bei
Audioanlagen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, häufig im hörbaren Mitteltonbereich der Audioanlage liegt, so dass unerwünschte Hörbeeinträchtigungen auftreten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kalotten-Lautsprecher der eingangs genannten Art anzugeben, der trotz kompakter
Bauweise eine verbesserte Klangqualität aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass zum Einen als Magnet, der mit der
Schwingspule wechselwirkt, kein Ringmagnet sondern ein scheibenförmiger Magnet eingesetzt wird. Zum Anderen wird die kalottenförmige Membran in einen inneren und einen äußeren Bereich aufgeteilt. Somit ist eine kompaktere Bauweise ermöglicht, da die Scheibenmagneten einen kleineren Durchmesser aufweisen als Ringmagnete, die die Schwingspule umgreifen müssen. Der innere Bereich der Kalotten-Membran wirkt dabei als herkömmliche Kalotten-Membran und der äußere Bereich wirkt sowohl als Ringstrahler als auch als Sicke, d.h. als Übergang zwischen dem inneren Membranbereich und beispielsweise einem Lautsprecherkorb aus Metall oder Kunststoff. Durch die wirksamen Doppelvolumina im inneren und äußeren Bereich lassen sich komplexere Impedanzverläufe zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften im
Resonanzbereich realisieren.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich durch den als Ringstrahler wirkenden äußeren Bereich die Rundstrahlcharakteristik des Lautsprechers gegenüber herkömmlichen Lautsprechern beispielsweise mit einer konischen Membran verbessert.
Der Übergang zwischen innerem und äußerem Bereich wird durch einen Spulenträger gebildet, an dem die Membran angeordnet ist und die Membran stabilisiert und somit insbesondere Partialresonanzen reduziert. Somit vergrößert sich die wirksame akustische Fläche des Lautsprechers bzw. der Membran vor allem zu hohen Frequenzen hin. Zudem ist der Wirkungsgrad erhöht, da weniger Energie aufgrund von Verformungen der Membran in Wärme ungesetzt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In bevorzugter Weise wird nach Anspruch 2 als Scheibenmagnet ein Neodym-Magnet verwendet. Entsprechende magnetische Materialien sind dem Fachmann bekannt. Derartige Magnete zeichnen sich durch hohe Feldstärken bei kleiner Magnetgröße aus.
Zur Verbesserung der Klangqualität ist, wie im Anspruch 3 gekennzeichnet, in einem Luftspalt zwischen dem Scheibenmagnet und der Magnetspule ein Ferrofluid eingebracht. Je nach Viskosität des Ferro fluids wird die Schwingspule zwar bedämpft, dies hat jedoch aufgrund des Aufbaus des Lautsprechers keinen erheblichen Einfluss auf die Bedämpfung im Übertragungsbereich, da durch die beschriebenen Maßnahmen eine tiefer liegende
Eigenresonanz erzielt werden kann. Das wiederum erzeugt mit einem Hochpassfilter 1. Ordnung im eingestellten Übertragungsbereich einen größeren Abstand zur Eigenresonanzüberhöhung. Dies führt zu einem sauberen Klangbild und unter Belastung zu niedrigeren Temperaturwerten.
Zum Austausch von Luft zwischen dem innern und dem äußeren Bereich ist, entsprechend dem Anspruch 4, ein Spulenträgerhals gelocht. Aufgrund der vorgegebenen Abmessungen, die beispielsweise durch einen Einbau des Lautsprechers in ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs definiert sind, kann durch Löcher oder Lochgruppen im Spulenträgerhals eine definierte Ventilierung zwischen dem inneren Volumen unterhalb des inneren Bereichs der Kalotten-Membran und dem äußeren Volumen unterhalb des äußeren Bereichs der Kalotten-Membran erreicht werden. Durch diesen Luftaustausch lassen sich wesentlich tiefere Eigenresonanzen erzielen, die dann insbesondere in einem Hochpassbetrieb nicht mehr das Klangbild beeinträchtigt. Da vor allem in Kraftfahrzeugen die verwendeten Hochpässe lediglich durch einen einzigen wirtschaftlichen günstigen Kondensator gebildet sind, kann mit einem derartigen Lautsprecher eine erhebliche Klangverbesserung erzielt werden. - A -
Im Anspruch 5 ist vorgeschlagen, dass der äußere Bereich der Kalotten-Membran mit Applikationen versehen ist. Dies können beispielsweise Applikationen zur Verbesserung des Aussehens des Lautsprechers sein. Prinzipiell kann dieser äußere Bereich auch in Tür- oder Armaturenbrettverkleidungen integriert werden, um hiermit trotz geringer Einbaumaße ein definiertes akustisch abgestimmtes Arbeitsvolumen des Kalotten-
Lautsprechers zu erhalten.
Insbesondere kann das akustisch abgestimmte Arbeitsvolumen des Kalotten- Lautsprechers entsprechend dem Anspruch 6 mit einer zusätzlichen Trägerplatte und/oder einer Kappe und/oder einem externen Formteil erhalten werden.Dabei ist bevorzugt der äußere Bereich des Kalotten-Lautsprechers mit einer geschlossenen Trägerplatte und/oder mit einer Kappe versehen. Weiterhin kann der äußere Bereich mit einem beliebigen Formteil zur Bildung eines definierten Innenvolumens, das die akustischen Parameter bestimmt, zusammengefügt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : ein Kalotten-Lautsprecher in schematischer Darstellung, und
Figur 2-5: weitere Ausführungsformen des Kalotten-Lautsprechers.
In Figur 1 ist ein Kalotten-Lautsprecher 100 abgebildet. Er verfügt über eine Kalotten-
Membran 10 aus dem Fachmann bekannten und hierfür geeigneten Materialien. Die Kalotten-Membran 10 wird mit Hilfe einer Schwingspule 12 zur Erzeugung von Schallwellen in Schwingungen versetzt. Die Schwingspule 12 wirkt hierzu mit einem Scheibenmagneten 11 , vorzugsweise eine Neodym-Magnet, zusammen, dessen äußere Abmessungen wesentlich kleiner gewählt werden können als beispielsweise ein
Ringmagnet, der die Schwingspule 12 umgreift. Die Kalotten-Membran 10 ist weiterhin in einen inneren Bereich 13 und einen äußeren Bereich 14 unterteilt, wobei die Unterteilung durch einen Spulenträgerhals 15 erreicht wird, der von unten her an der Kalotten-Membran 10 angreift.
Zur Verbesserung der Klangqualität des Kalotten-Lautsprechers 100 ist der
Spulenträgerhals 15 gelocht 16, bzw. mit verschiedenen Lochgruppen versehen, um einen Luftaustausch zwischen dem inneren Volumen unterhalt des inneren Bereichs 13 der Kalotten-Membran 10 und des äußeren Volumens unterhalb des äußeren Bereichs 14 der Kalotten-Membran 10 zu erhalten.
Der äußere Bereich 14 wirkt als Ringstrahler und als Sicke. Somit ist die Rundstrahlcharakteristik gegenüber herkömmlichen Lautsprechern erheblich verbessert. Der innere Bereich 13 der Kalotten-Membran 10 wirkt praktisch als normaler Kalotten- Lautsprecher.
Weiterhin kann in an sich bekannter Weise in einem Luftspalt 17 zwischen Schwingspule 12 und Scheibenmagnet 11 ein Ferro fluid eingebracht sein.
Zur Erzielung eines akustisch abgestimmten Innenvolumens können alternativ eine Trägerplatte 18, eine Kappe 19 oder ein beliebiges externes Formteil 20 für den Kalotten-
Lautsprecher 100, insbesondere in seinem äußeren Bereich 14, vorgesehen sein, wie in den Figuren 2 bis 5 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Kalotten-Lautsprecher (100) mit einer Kalotten-Membran (10), einer Schwingspule (12) und einem Magneten, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Scheibenmagnet (11) ist und die Kalotten-Membran (10) in einen inneren Bereich (13) und einen äußeren Bereich (14) aufgeteilt ist.
2. Kalotten-Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmagnet (11) ein Neodym-Magnet ist.
3. Kalotten-Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Luftspalt zwischen Schwingspule (12) und Scheibenmagnet (11) ein Ferro fluid eingebracht ist.
4. Kalotten-Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spulenträgerhals (15) gelocht (16) ist.
5. Kalotten-Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Bereich (14) mit Applikationen versehen ist.
6. Kalotten-Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalotten-Lautsprecher (100) zur Bildung eines akustisch abgestimmten Innenvolumens mit einer Trägerplatte (18) und/oder einer Kappe (19) und/oder einem externen Formteil (20) versehen ist.
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